老化-IEC 60068电子电工产品模拟太阳辐射环境试验方法解读

IEC 60068-2-5:2010《Environmental testing - Part 2-5: Test Sa: Simulated solar radiation at ground leveland guidance for solar radiation testing》是国际电工委员会的一个环境测试试验方法。目前电子行业在广泛引用这个标准，对材料或产品进行耐候老化测试，其中包括空调、洗衣机、电脑、电视、手机、耳机、厨卫电器、太阳能等电工电子产品。

很多广泛使用的国标也采用或引用了该标准，如GB/T 2423.24—2013《环境试验第2 部分：试验方法试验Sa: 模拟地面上的太阳辐射及其试验导则》。

该标准广泛用于电子电工产品的耐候性测试，主要利用氙灯光源，来加速模拟材料和产品在大气环境下，因光照等因素的作用而产生的破坏。

1 光谱和辐照度

1 . 1 光谱的定义

该标准的4.3节指出光谱能量分布参照CIE 85,具体见表1。波长从280~3000nm总的辐照度为1120W/m2。

表1 光谱能量分布图

在执行标准时，应使用日光过滤片来过滤氙灯光源，实现该标准对光源的要求。日光过滤片是用来模拟户外直射太阳光常用的氙灯过滤系统，经日光过滤片过滤的氙灯光源，接近实际的户外光照环境，其光谱与太阳光光谱之间的比较如图1所示。因为780nm或800nm以上的红外光谱对于高分子材料的作用仅为热效应，在有黑板温度控制的条件下，红外光谱往往不被考虑。因此，新的光谱曲线一般仅描述紫外和可见光部分。

图1 带有日光过滤片的Q -SUN氙灯光谱和CIE 85标准太阳光光谱比较

1 . 2 辐照度设定

该标准的4.2节对试验箱中光谱的阐述为：地球表面的辐照度受太阳常数及大气层对其衰减和散射的影响，参照CIE 85 , 辐照度为1120 W/m2。在标准的5.8节“试验设备"中也指出，辐照度应为1120 W/m2(1±10%)，光谱能量分布参照表1。因此该标准对辐照度的设定采用的是总辐照度的设定，即全光谱上的辐照度为1120W/m2。这种辐照度的定义没有考虑到不同波段光线对材料老化的差异性，即波长越短对材料的破坏力越强。新的标准中大多采用了点控制的方法，即采用340 nm或420 nm点控制，如 ISO 4892-2: 2013和ASTM G155— 2013。考虑到 IEC 60068-2-5:2010模拟的是户外直射太阳光，建议使用340nm点控制，推荐Daylight-B/B 日光过滤片，而辐照度设定为0.60W/m2@340nm。

2 温度

标准的5.2节指出，箱体内的温度，不管是光照阶段还是黑暗阶段,都应符合程序A ,B或C的要求。而且指出，在光照阶段，箱体内的温度应以1K/min的速率上升或下降。

标准的7.1节又指出，在程序A 中，箱体内的温度应在光照阶段之前2h开始升温。在程序A和B的黑暗阶段，箱体内的温度应以大约1K/min的速率下降，并最终保持在25℃。

程序A的一个循环是24h,包括8h光照和16h黑暗，重复进行。程序B的一个循环也是24h ,包括20h光照和4h黑暗，重复进行。程序C是持续光照。每个程序的光照时间，黑暗时间，温度要求如图2 所示。

上述5.2节和7.1节中对温度上升或下降速率的描述，与图2 中温度与时间的描述不符。如果按照5.2节和7.1节的要求，则在光照阶段直接设置为40°C，在黑暗阶段直接设置为25°C即可。

如果是按照图2中温度上升、下降与时间的关系，在Q-SUN氙灯老化试验箱中则可按图3的要求对温度进行设定。Q-SUN氙灯老化试验箱中具体的温度与时间的关系见表2(Procedure A)、表3(Procedure B)和表4(Procedure C)。

图2 测试程序A ,B和C

图3 Q-SUN氙灯老化试验箱对温度的设定

表2 Q-SUN氙灯老化试验箱中温度与时间的关系

表3 Q-SUN氙灯老化试验箱中温度与时间的关系

表4 Q-SUN氙灯老化试验箱中温度与时间的关系

3 结语

根据对IEC 60068-2-5标准的解读，推荐如下配置：Q-SUN氙灯老化试验箱，Daylight-B/B 过滤片，辐照度设定为0.60W/m2@340nm , 温度设定参照表2-4。

      另外，程序A的循环接近最严酷的自然条件，而程序B和程序C的循环比程序A的严酷很多，尤其是程序C，所以标准的7.1节也指出不推荐运行程序C。因此，一般情况下推荐程序A ,对于耐候性好的材料，需要加速测试的，推荐程序B 。